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發表于 2019-6-23 17:35:11 |只看該作者 |倒序瀏覽
目前100G線路傳輸方案非常成熟并且大量商用,但隨著5G時代的到來以及4K、VR、云計算、大數據等新業務迅速興起,光網絡蓬勃發展,100G光網絡將越來越不能滿足帶寬的傳輸需求。

而超100G特別是400G方案,將是超高速大容量光傳輸網的重要演進方向,能夠進一步提升網絡帶寬并降低每比特傳輸成本。

下面我們一起聊聊400G線路傳輸方案。



400G線路方案分類

我們用如下簡化的傳輸結構圖來表示端到端的波分系統:

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可以看得出,線路傳輸方案主要包括三個部分:
一是發端調制,比如說你是用PM-16QAM,PM-64QAM還是PM-QPSK;
二是線路傳輸,是否使用WSS Flex grid、低損耗光纜以及EDFA還是Raman放大器;
三是收端相干,使用第幾代SD-FEC,DSP或者光電集成等。
目前,各廠家的400G方案主要有如下三種。

(一)2×200G傳輸方案(1個400G波道里包含2個200G子波

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2×200G傳輸方案是基于200G PM-16QAM雙載波調制,這個方案是平衡了傳輸容量和傳輸距離,傳輸容量在C band傳輸容量達 25Tbit/s,是目前商用較多的400G方案。

(二)4×100G傳輸方案(1個400G波道里包含4個100G子波)

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4×100G傳輸方案基于100G PM-QPSK多載波調制,此方案為距離優先,在無電中繼的情況下,遠比方案一的雙子載波傳輸距離大。此方案在C band傳輸容量達 15Tbit/s,傳輸容量最小。
(三)1×400G傳輸方案(1個400G波道就1個子波)

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1×400G傳輸方案,基于400G PM-64QAM調制,傳輸距離較上述兩個方案小,但傳輸容量在C band傳輸容量達 25Tbit/s。



具體是怎么實現的?

針對目前主流商用的PM-16QAM雙載波調制方案, 我們來看看400G傳輸是怎么實現的?

第一步:通過分束器將將每個子載波(200G)分成X、Y兩個垂直的偏振方向
(此時200G信號的224Gbit/s一分為二,降速為112Gbit/s


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說明:PM的作用是通過偏振分束器,將激光分離成x、y兩個垂直方向上的光信號降低了信號速率,同時其它振動方向上的光信號被濾除,減少信號噪聲。

第二步:對X、Y兩個垂直的偏振方向的光進行16QAM調制
(100G信號速率112Gbit/s通過串行并行處理,變成2路56Gbit/s信號,112Gbps/2=56Gbps,再通過相位幅度變換,最終變成28G baud)
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說明:16QAM調制簡單來說就是通過降速,將光信號與電信號一一映射起來。
光信號的公式:
s(t)=I*Cosωt-Q*Sinωt=√I2+Q2Cos(ωt+θ)

主要參數I/Q也就是0101這些碼流。

電場的公式:

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通過星座圖,可以將光信號的I/Q與振幅A,相位φ對應,
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因為對接收端來說,恢復相位調制信號比恢復I/Q的0101碼流要精確容易的多。信號再怎么傳,即使信號經過長距離傳輸后,疊加一些干擾、噪聲等因素,振幅和相位信息一般是改變不了的。

第三步:又將調制好的X、Y兩個垂直偏振方向的光合二為一
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第四步:接收端再將線路上來的光偏振到2個垂直方向,分離XY偏振信號

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第五步:通過相干接收識別光的相位等信息,再將信號轉換為電信號

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說明:通過本振光源產生相干條件后,線路光與本振光產生相干,從而較容易的還原出經過“相位調制”的信號。

第六步:通過ADC模數處理,將電信號轉換為01010數字碼流
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第七步:DSP高速數字處理,完成整個400G的傳輸,這一步影響系統的最終性能

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在DSP這一塊,各廠家采用了不同的(專利)算法,而算法的優劣很難用語言或者形象來形容。因此需要通過實驗、測試從而得知各廠家最終實現結果。



總的來說,在400G線路傳輸技術中引入雙載波、PM、16QAM,最終的目的還是為了降低電層處理的速率(波特率),以滿足目前電子瓶頸下的數據處理。

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同時,在接收端引入相干、ADC和DSP高速數字處理,從電層大大提高了系統的色散容限以及抗非線性等。

本期波分百科就到這里了,歡迎一起討論學習。

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發表于 2019-10-24 14:48:32 |只看該作者
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發表于 2020-10-9 08:52:00 |只看該作者
這個寫得好

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